CN1693823A - 热管式埋地换热装置 - Google Patents

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CN1693823A CN 200510013536 CN200510013536A CN1693823A CN 1693823 A CN1693823 A CN 1693823A CN 200510013536 CN200510013536 CN 200510013536 CN 200510013536 A CN200510013536 A CN 200510013536A CN 1693823 A CN1693823 A CN 1693823A
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郑宗和
杨玉忠
葛昕
高金水
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Tianjin University
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Tianjin University
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Abstract

本发明具体涉及一种利用热管技术的新型水平埋管换热装置。热管式埋管换热装置主要由水平埋管和热管两部分组成，水平埋管与热管重力热管分离，重力热管垂直埋装于土壤中的水平埋管的正下方，重力热管最上端距水平埋管0.5m。本发明的有益效果在于，强化了地源热泵水平埋管与深层土壤的换热效能，减少水平埋管的占地面积，本实施例与普通埋地换热方式比较，在相同的传热量情况下，减少了47％的占地面积，因此有效达到了增强了换热的目的，并具有结构简单、稳定、高效、可靠的优点。

Description

热管式埋地换热装置
                               技术领域
本发明属于热交换设备，具体涉及一种利用热管技术的新型水平埋管换热器。
                               背景技术
随着能源危机的日益紧迫，节能技术的研究和应用得到了很快的发展。其中利用地表下具有良好温度性质的土壤作为热泵热源(或冷源)的技术已被广泛地应用。这是因为在制冷或制热时，土壤源的温度特性要比空气源的温度特性优越，使得地源热泵比空气源热泵的节能性更好。作为地源热泵主要的设备之一就是埋管式热交换器，现有地下埋管的形式主要分为水平式和垂直式两种，但是每种形式都有各自的不足：(1)水平式埋管造价较低，但是占地很大；(2)垂直式埋管占地较小，但是造价较高。鉴于这两种埋管方式都有不尽人意之处，所以开发一种既可以提高换热效率又能减少占地面积的可靠、稳定、埋管换热器装置，已成为目前之必需。
                               发明内容
本发明的目的是提供一种利用热管技术的埋管换热装置，使其既可以提高换热效率、又能减少占地面积。
本发明的结构原理如附图1、2所示。热管式埋地换热装置，其埋地换热器的换热方式由水平埋管1和重力热管2两部分组合构成。水平埋管1与热管重力热管2是分离的，重力热管2垂直埋装于土壤中的水平埋管1的正下方，重力热管最上端距水平埋管0.5m。重力热管2采用的工作介质为乙醇，乙醇在热管的底部即蒸发段3吸收热管下端周围土壤的热量蒸发变成乙醇蒸气，乙醇蒸汽循环到热管的冷凝段4放出潜热，凝结为液体。乙醇液化释放出的潜热通过热管管壁传递给热管上端周围的土壤，使得土壤的温度升高，即通过土壤将热量传递给水平埋管1中的循环介质，本发明中水平埋管1中灌充的介质为水。热管2中冷凝后的乙醇在重力的作用下沿内壁回流到热端再吸热蒸发，如此循环往复，将土壤的热量不断与埋管换热器进行热交换。通过热管的换热，把热管下端土壤周围的热量传递到热管上端的土壤中。热管换热是随工作介质的相变运行，因此传热能力很强，所以用热管来提高地下埋管的换热性能，利用更深层的土壤代替一部分水平方向土壤的容热，使深层土壤与浅层土壤的传热变得容易，改善水平埋管换热的不利因素。
本发明的有益效果在于：强化了地源热泵水平埋管与深层土壤的换热效能，减少水平埋管的占地面积，在保证换热量的条件下能够节省占地47％。具有结构简单、稳定、高效、可靠的优点。
                               附图说明
附图1为本发明的结构示意图。附图2为重力热管换热器工作原理图。
图中：水平埋管-1；热管-2；热管蒸发段-3；热管冷凝段-4；热管绝热段-5。
                             具体实施方式
实施前，首先选择热管的工作范围。冬季，水平埋管中载冷剂大多为水，为防止水平埋管中的水结冰而发生阻塞现象，影响整体系统的正常工作，本实施例热管的工作介质采用乙醇。由于热管埋设在土壤中，所以有可能对壳体产生腐蚀，因此本实施例热管的管材选用了不锈钢。热管的长度为3m，直径为0.2m的重力式热管。热管2埋藏于水平埋管1的正下方，最上端距水平埋管距离为0.5m，水平埋管管间距为1.5m，热管群的占地面积与水平埋管的占地面积相同。安装时，先插入重力热管2，再在距热管上端0.5m处铺设好水平埋管1即可。本方案实施在天津地区建筑面积为1000m2的建筑中，该建筑单位面积的热负荷为60W/m2，建筑的总热负荷为60KW。水平埋管的地热换热器单位管长的传热量为30W/m，该建筑为满足供暖所需，其地下埋管的总管长为2000m。不采用热管方案，管间距为1.5m，水平埋管的总占地面积为3000m2，采用热管的方案，管间距为0.8m，总的占地面积为1600m2，减少了47％。由此可见本实施例与普通埋地换热方式比较，在相同的传热量情况下，采用本发明方案，减少了47％的占地面积，因此有效达到了增强了换热的目的。

Claims (1)

1.热管式埋地换热装置，其特征是埋地换热器的换热方式由水平埋管(1)和重力热管(2)两部分组合构成，水平埋管(1)与热管重力热管(2)分离，重力热管(2)垂直埋装于土壤中的水平埋管(1)的正下方，重力热管最上端距水平埋管0.5m。
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